| 标准编号 | GB/T 14140-2025 (GB/T14140-2025) | | 中文名称 | 半导体晶片直径测试方法 | | 英文名称 | Test method for measuring diameter of semiconductor wafer | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H17 | | 国际标准分类 | 77.040 | | 字数估计 | 10,136 | | 发布日期 | 2025-08-01 | | 实施日期 | 2026-02-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 14140-2009,GB/T 30866-2014 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 14140-2025: 半导体晶片直径测试方法
ICS 77.040
CCSH17
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 14140-2009,GB/T 30866-2014
半导体晶片直径测试方法
2025-08-01发布
2026-02-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 14140-2009《硅片直径测量方法》和GB/T 30866-2014《碳化硅单晶片直径测
试方法》,本文件以GB/T 14140-2009为主,整合了GB/T 30866-2014的内容。与GB/T 14140-
2009相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 删除了光学投影法(见GB/T 14140-2009的方法1);
b) 更改了范围(见第1章,GB/T 14140-2009的第1章、第13章);
c) 更改了术语和定义(见第3章,GB/T 14140-2009的第15章);
d) 增加了轮廓仪法(见第4章);
e) 更改了千分尺法的方法原理(见5.1,GB/T 14140-2009的第16章);
f) 增加了千分尺法测试时测微螺杆变形的干扰因素(见5.2.5);
g) 更改了千分尺法的直径测试位置(见5.6.1,GB/T 14140-2009的20.2);
h) 更改了千分尺法的精密度(见5.8,GB/T 14140-2009的第23章);
i) 更改了千分尺法的试验报告(见5.9,GB/T 14140-2009的第24章);
j) 增加了游标卡尺法(见第6章)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)与全国半导体设备和材料标准
化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。
本文件起草单位:麦斯克电子材料股份有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、山东有
研艾斯半导体材料有限公司、杭州中欣晶圆半导体股份有限公司、浙江海纳半导体股份有限公司、浙江
金瑞泓科技股份有限公司、上海新昇半导体科技有限公司、湖州东尼半导体科技有限公司、浙江晶盛机
电股份有限公司、广东天域半导体股份有限公司、广东先导微电子科技有限公司、青岛华芯晶电科技有
限公司、深圳德芯微电股份有限公司、浙江材孜科技有限公司、河南省惠丰金刚石有限公司、杭州朗迅科
技股份有限公司、杭州芯云半导体集团有限公司。
本文件主要起草人:田素霞、陈卫群、李素青、张亮、邵奇、郭可、朱晓彤、王江华、饶伟星、张海英、
冯天、晏阳、曹建伟、刘薇、肖燕青、冯黎明、王明华、王志强、徐振、李志凯、丁盛峰。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---1993年首次发布为GB/T 14140.1-1993和GB/T 14140.2-1993;
---2009年第一次修订时合并为GB/T 14140-2009;
---本次为第二次修订,并入了GB/T 30866-2014《碳化硅单晶片直径测试方法》的内容。
半导体晶片直径测试方法
1 范围
本文件描述了用轮廓仪法、千分尺法和游标卡尺法测试半导体晶片直径的方法。
本文件适用于圆形半导体晶片直径的测试,测试范围为标称直径不大于300mm。本文件不适用
于测试晶片的不圆度。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 14264 半导体材料术语
3 术语和定义
GB/T 14264界定的术语和定义适用于本文件。
4 轮廓仪法
4.1 方法原理
将被测晶片放在平坦、洁净的吸盘或晶片边缘夹持装置上,沿规定的图形在两个相对探头之间运
动。探头对晶片表面进行扫描,照在晶片边缘测试点及切口位置,获得经过中心点直线上边缘每点的数
据。计算一系列成对边缘位置点的距离,得出晶片的直径。
4.2 干扰因素
4.2.1 晶片洁净度可能会对扫描结果产生干扰,对测试结果有影响。
4.2.2 晶片边缘波纹或参差不齐等对测试结果有影响。
4.2.3 设备校准不准确,会引入测试结果的偏差。
4.2.4 设备的定位精度会影响测试位置,从而影响采样点的位置,可能导致测试结果错误。
4.2.5 测试设备的参数设置不同对测试结果有影响。
4.3 试验条件
测试应在下列环境中进行。
a) 温度:23℃±5℃。
b) 相对湿度:(50±20)%。
4.4 仪器设备
4.4.1 边缘轮廓测试仪,应包含以下部件。
a) 形状传感器(激光扫描)。
b) 晶片夹持装置,采用吸盘或晶片边缘夹持装置,该装置的类型和尺寸可由测试双方协商确定。
c) 一对非接触激光探头、探头支持装置和指示单元,且满足下列要求:
1) 将探头分别安装在晶片两面,并使探头相对;
2) 两探头同轴,且共同轴为测试轴;
3) 校准和测试时探头距离保持不变。
4.4.2 LED光源。
4.4.3 控制系统:包括数据处理器及软件。
4.4.4 校准系统:利用标准片对仪器进行校准。
4.4.5 边缘轮廓测试设备示意图见图1。
标引序号说明:
1---边缘轮廓;
2---边缘传感器CCD相机;
3---透镜-2;
4---LED光源;
5---晶片切口轮廓;
6---透镜-1;
7---LED光源-2;
8---形状传感器(激光扫描);
9---晶片切口传感器CCD相机;
θ---旋转角度,单位为度(°);
X---平移距离,单位为毫米(mm)。
图1 边缘轮廓测试设备示意图
4.5 样品
样品厚度范围为400μm~1200μm;斜面宽度不大于1200μm;表面洁净、干燥,边缘光滑平整。
注:无倒角的晶片无法测试。
4.6 校准
4.6.1 通过校准程序对晶片的直径进行校准。
4.6.2 将校准片放入边缘轮廓测试仪中。
4.6.3 输入校准片的真实值、尺寸。
4.6.4 根据校准结果更新校准系数。
注:校准系数为测量值与真实值之间的偏差。
4.7 试验步骤
4.7.1 开启边缘轮廓仪。
4.7.2 装载测试样品。
4.7.3 选择测试并记录测试样品的分析条件。
4.7.4 根据需要及边缘类型选择测试程序。
4.7.5 记录晶片直径测量值。
4.8 试验数据处理
样品直径为切口位置以外的所有测量数据的平均值,按公式(1)计算。
D=
n∑
i=1
Di (1)
式中:
D ---样品平均直径,单位为毫米(mm);
Di---样品直径测量值,单位为毫米(mm);
n ---样品直径测试条数。
4.9 精密度
选取300mm 晶片4片,在4个实验室进行测试,同一实验室测试的相对标准偏差应不大于
0.001%,不同实验室测试的相对标准偏差应不大于0.01%。
4.10 试验报告
试验报告应包括以下内容:
a) 样品编号;
b) 样品批量及检测试样数量;
c) 样品直径测量值和直径平均值;
d) 设备类型,包括型号和生产厂家;
e) 本文件编号;
f) 检测者及检测日期;
g) 测试方法。
5 千分尺法
5.1 方法原理
千分尺由尺架、测砧、测微螺杆、测力装置和锁紧装置等组成,应用螺旋副传动原理,借其微分螺杆
与固定套管装置的内螺纹,作为一副精密螺丝耦合件,将回旋的螺旋角位移变为测杆直线移动,测试晶
片的3条直径,计算出平均直径和直径偏差。
5.2 干扰因素
5.2.1 晶片边缘沾污、波纹或参差不齐等会导致测试误差。
5.2.2 千分尺两侧砧接触晶片的程度会造成晶片形变而导致测试误差。
5.2.3 测量时晶片实际直径与千分尺两侧砧中心位置不在同一平面会导致测试误差。
5.2.4 千分尺两侧砧表面沾污、损伤或校准失败均会导致测试误差。
5.2.5 测微螺杆变形会导致测试误差。
5.3 试验条件
测试温度为23℃±5℃。样品应在该温度下放置15min以上方可进行测试。
5.4 仪器设备
千分尺,测量范围为0mm~300mm,分度值为0.001mm。
5.5 样品
表面洁净、干燥,边缘应光滑平整。
5.6 试验步骤
5.6.1 任意选取3条测试直径,3条直径夹角不小于30°,避开参考面或切口位置。
5.6.2 校准千分尺。
5.6.3 旋出千分尺测量杆,放入被测样品,使待测直径处于测量位置。
5.6.4 旋进测量杆到终止位置。
5.6.5 记录千分尺的读数,取下样品。
5.6.6 重复5.6.3~5.6.5测量步骤,直至测完3条直径。
5.7 试验数据处理
5.7.1 样品的平均直径按公式(2)计算:
D=
3∑
i=1
Di (2)
式中:
D ---样品平均直径,单位为毫米(mm);
Di---样品直径测量值,单位为毫米(mm)。
5.7.2 样品直径偏差按公式(3)计算:
ΔD=Dmax-Dmin (3)
式中:
ΔD ---样品直径偏差,单位为毫米(mm);
Dmax ---样品直径测量最大值,单位为毫米(mm);
Dmin ---样品直径测量最小值,单位为毫米(mm)。
5.8 精密度
选取直径为100mm、125mm、150mm、200mm的晶片各10片,在4个实验室进行测试,同一实
验室测试的相对标准偏差应不大于0.02%,不同实验室测试的相对标准偏差应不大于0.05%。
5.9 试验报告
试验报告应包括以下内容:
a) 样品编号;
b) 样品批量及检测试样数量;
c) 样品直径测量值、直径平均值和直径偏差;
d) 本文件编号;
e) 检测者及检测日期;
f) 测试方法。
6 游标卡尺法
6.1 方法原理
游标卡尺由尺身、游标、外测量爪、刀口内测量爪、深度尺、紧固螺钉等组成,其测试原理是基于两个
测量刻度之间的距离来确定物体的尺寸。测量晶片的3条直径,计算出平均直径和直径偏差。
6.2 干扰因素
6.2.1 晶片边缘沾污、波纹或参差不齐等会导致测试误差。
6.2.2 游标卡尺测量爪接触晶片的程度会造成晶片形变而导致测试误差。
6.2.3 游标卡尺测量爪沾污、损伤会导致测试误差。
6.2.4 游标卡尺主尺与副尺零刻度不重合会导致测试误差。
6.2.5 测量爪变形会导致测试误差。
6.3 试验条件
测试温度为23℃±5℃。样品应在该温度下放置15min以上方可进行测试。
6.4 仪器设备
游标卡尺,测量范围为0mm~300mm,分度值为0.02mm。
6.5 样品
表面洁净、干燥,边缘应光滑平整。
6.6 试验步骤
6.6.1 任意选取3条测试直径,3条直径夹角不小于30°,避开参考面或切口位置。
6.6.2 清洁游标卡尺量爪。
6.6.3 校准游标卡尺零点。
6.6.4 将外测量爪向外移动,使两外测量爪间距大于待测样品,再慢慢移动游标,使两外测量爪与待测
样品接触。
6.6.5 记录游标卡尺的读数,取下样品。
6.6.6 重复6.6.4和6.6.5的测量步骤,直至测完3条直径。
6.7 试验数据处理
6.7.1 样品平均直径按公式(4)计算:
D=
3∑
i=1
Di (4)
式中:
D ---样......
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